C++ 中的二进制文件，更改音频文件中原始数据的内容

Question

我以前从未使用过二进制文件。我使用ios::binary 模式打开了一个.mp3 文件，从中读取数据，将0 分配给读取的每个字节，然后将它们重写到以ios::binary 模式打开的另一个文件中。我在媒体播放器上打开了输出文件，它听起来已损坏，但我仍然可以听到这首歌。我想知道身体上发生了什么。

如何使用 C++ 访问/修改音频（视频、图像...）的原始数据（字节）（以便稍后练习文件加密/解密）？

这是我的代码：

    #include <iostream>
    #include <fstream>
    #include <cstring>

    using namespace std;

    int main(){
        char buffer[256];
        ifstream inFile;
        inFile.open("Backstreet Boys - Incomplete.mp3",ios::binary);
        ofstream outFile;
        outFile.open("Output.mp3",ios::binary);
        while(!inFile.eof()){
            inFile.read(buffer,256);
            for(int i = 0; i<strlen(buffer); i++){
                buffer[i] = 0;
            }
            outFile.write(buffer,256);
        }
        inFile.close();
        outFile.close();
    }

Answer 1

您所做的与二进制文件或音频无关。您只需在将某些字节归零的同时复制文件。 （您没有将所有字节归零的原因是因为您使用了i<strlen(buffer)，它只是计数到第一个零字节而不是报告缓冲区的大小。您还修改了缓冲区，这意味着strlen(buffer) 将报告第一个字节归零后长度为零。）

因此，您获得的音频的确切变化完全取决于 mp3 文件格式及其使用的音频压缩。 MP3 不是一种可以以有用的方式直接操作的音频格式。

如果你想操作数字音频，你需要了解如何处理原始音频is represented by computers。

其实并不难。例如，这里有一个程序，它写出一个只包含 400Hz 音调的原始音频文件。

#include <fstream>
#include <limits>

int main() {
  const double pi = 3.1415926535;

  double tone_frequency = 400.0;
  int samples_per_second = 44100;

  double output_duration_seconds = 5.0;

  int output_sample_count =
      static_cast<int>(output_duration_seconds * samples_per_second);

  std::ofstream out("signed-16-bit_mono-channel_44.1kHz-sample-rate.raw",
                    std::ios::binary);

  for (int sample_i = 0; sample_i < output_sample_count; ++sample_i) {
    double t = sample_i / static_cast<double>(samples_per_second);
    double sound_amplitude = std::sin(t * 2 * pi * tone_frequency);

    // encode amplitude as a 16-bit, signed integral value
    short sample_value =
        static_cast<short>(sound_amplitude * std::numeric_limits<short>::max());

    out.write(reinterpret_cast<char const *>(&sample_value),
              sizeof sample_value);
  }
}

要播放声音，您需要一个可以处理原始音频的程序，例如Audacity。运行程序生成音频文件后，可以File > Import > Raw data...，导入数据进行播放。

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如何使用 C++ 访问/修改音频（视频、图像...）的原始数据（字节）（以便稍后练习文件加密/解密）？

如前所述，您现有代码未将数据完全归零的原因是您使用了不正确的缓冲区大小：strlen(buffer)。正确的大小是read()放入缓冲区的字节数，可以通过函数gcount()得到：

inFile.read(buffer,256);
int buffer_size = inFile.gcount();
for(int i = 0; i < buffer_size; i++){
    buffer[i] = 0;
}
outFile.write(buffer, buffer_size);

注意：如果您要使用调试器单步调试程序，当您注意到内部循环执行得比您预期的要少时，您自己可能很快就会发现问题。调试器是学习如何使用的非常方便的工具。

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我注意到您在这里使用了open() 和close() 方法。这在这个程序中是毫无意义的。只需在构造函数中打开文件，并允许在inFile 和outFile 超出范围时自动关闭文件：

{
  ifstream inFile("Backstreet Boys - Incomplete.mp3",ios::binary);
  ofstream outFile("Output.mp3",ios::binary);

  // don't bother calling .close(), it happens automatically.
}